摘要；地下水是构成水圈的重要水体之一，是埋藏在地表下土体孔隙、岩石孔隙、空洞中的水的总称。地下水的运动有层流和紊流两种形式，以层流为主，它的运动遵循达西定律。地下水作为岩土介质的组成部分，直接影响着岩土的性质和行为。
关键词；地下室上浮，特别是大面积地下室的不均匀上浮，造成结构严重受损的事故屡见不鲜。
近年来，地下室上浮，特别是大面积地下室的不均匀上浮，造成结构严重受损的事故屡见不鲜。
（一）地下水的基本类型
1)．上层滞水
A. 主要靠大气降水和地表水下渗补给；
B. ；
C. 以蒸发或向下渗透到潜水中的方式排泄；
D. 水量小，季节变化大，容易污染；
E. 引起土质边被滑塌、黄土路基沉陷、路基冻胀等病害的重要因素。
2)．潜水
①潜水的分布及潜水面特征
潜水面——潜水的无压的自由水面。通常，潜水面不是一个延伸很广的平面，是一个有起有伏、有陡有缓的面，潜水面形态一般与地表地形相适应。
潜水埋藏深度：潜水面至地面的垂直距离。
潜水层厚度：潜水面至下部隔水层顶面的垂直距离（含水层厚度）。
潜水位：潜水面上每一点的绝对标高。
②潜水的补给、径流和排泄
大气降水、地表水、承压水→潜水→地表水（河流、泉—山区）、蒸发（平原区）
①确定任一点的潜水流向；②确定沿潜水流动方向上两点间水力坡度；③确定任一点潜水埋藏深度；④确定潜水与地表水之间的补给关系。
①承压水的分布——自流盆地及自流斜地
承压水头：承压水位到隔水层顶板间垂直距离。
含水层厚度：隔水层顶、底板间的垂直距离。
（三）典型案例
工程概况
某大夏由A座((26层)、B座(18层)及东西两座裙楼((3层)组成。塔楼与裙楼共同围成了一个30m×38m的内庭。B座有一层地下车库，A座、裙房及内庭下面有两层地下车库。上部结构为框架剪力墙体系，基础为人工挖孔灌注桩，长度为18-23m。A,B座塔楼下人工挖孔桩桩径为1.2-2m，桩端直径扩大0.6-1.2m，桩端入中风化砂岩一倍桩径。裙楼和内庭范围内的人工挖孔桩长10-15m，桩径为1.2m，无扩大头，桩端入中风化砂岩0.5m.
工程所在场地为河流冲积地带，地表有水塘，地下水主要赋存于第四系砂层及素填土层中，稳定水位较高，为0.1~0.70m，水量丰富，受大气降水补给的影响而变化。
佛山市年降雨量2500mm左右，集中在5~10月，雨季的到来使得基坑内外的地下水位不断提高，周边的地下水也通过基坑底部、支护侧壁及其破损处流入基坑，造成底板下的上浮力不断增加，由于桩的抗拔力不够，导致内庭范围内的地下室底板在浮力的作用下持续向上起拱。而内庭四周的塔楼和裙楼的自重均大于浮力，塔楼和裙楼不可能上浮，从而导致地下室的局部(内庭)产生了上浮，内庭下地下室与周边塔楼、裙楼相交处的梁不断出现新的裂缝并进一步扩大。
水文地质条件
该基础所处地貌单元属山前二级阶地与海成一级台地交替变化部位，距二级阶地前缘100多米，地形对大气降水给地下水相当有利。还有山坡前沿补给的深层承压水以泉水形式溢出，承压水头接近地表。第一层地下水和第二层承压‘水都会直接影响着地下室基础的稳定性。根据该工程工程地质勘察报告，对该基础有影响的地层是:
①杂填土:褐红色，含粘土、砂类土及玄武岩碎屑，含孔隙水;
②淤泥质粘土:灰色一深灰色，含腐植质，中间常夹有中纫砂透镜体富的孔隙水。该松散砂层含较丰;
③中砂层:黄色一褐黄色，为长石、石英质颗粒，含水层厚度1.5-3.3m;
④中粗砂层:黄色一褐黄色，质地相当松散，渗透性好，含水层厚度0.8-3.2m.;
⑤粘土层:褐黄色，层间含粉细砂薄层，厚度3.2-3.5m，为相对隔水层。
其二，裙楼基础底板以下为相对隔水层，裙楼东西两侧己建成的两栋主楼地下室基础距离很近，从基坑南面补给的地下水，遇到基础底板以下地层及两栋主楼地下室边墙的阻隔，形成一个一面进水，三面封闭的“洼坑式”结构构造。这种“储水构造”，当基础箱体空着或排水系统失效时，造成的基础整体上浮或箱体扭裂破坏更大。
地下室上浮所致)。同年2月14日进行系统沉降观测时，发现-0.05m板上浮，最大点达149mm，位于E区；此时在E、C区段一些近柱边的框架梁端出现上宽下窄的贯穿性结构裂缝。
原因分析
(1)设计对地下水位高度估计不足，设计抗浮力取值小于实际值，是地下室在施工阶段上浮的主要原因。事后实测最大水头大于12.00m，复核地下室底板水压达38.5KN/m2；E区和C区段地下室的人工挖孔桩不能承受差距极大的抗拔力(原设计为承受竖向荷载的受压桩)。
(2)设计未考虑基础地下室结构局部抗浮受力差异。上部建筑高低悬殊，甚至同体地下室局部区段无上部建筑，造成上部建筑结构竖向荷载重心与地下室底板平面形心不重合，基底作用力(地基反力，包括浮力)对地下室底板的荷载分布不均。地下室上浮差值最大达138mm，地下室局部结构强度不足以抗拒，导致混凝土梁板开裂；上浮最大区段正是位于无裙楼部位，裂缝情况也最严重。
(3)施工组织抗浮防范意识不强，在地下室回填后即停止了降水，地下水位恢复，又因其他原因暂停施工而未作沉降观测。以致发现混凝土结构出现裂缝仍未觉察是地下室上浮所致，未能在第一时间内采取有效措施，加剧了地下室和裙楼数层混凝土结构构件裂缝的发展程度。
原因归纳
引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物当时的上部荷重，造成这种情况有——
（1）勘察单位提供的抗浮水位失真（地下扩抗浮设防水位标高取值有误；
（2）设计上的疏失。设计人员忽视了大体积地下室主体建筑外上部荷重较轻的受力单元的浮力验算；
（3）施工单位的大意。施工过程中，过早停止降低地下水的措施、地下室回填土的回填质量太差无法形成有效摩擦力或施工场地排水不畅、地表水倒灌等；
（4）天灾—连续的暴雨和海水大潮倒灌造成地表水位急剧升高是地下室上浮的不可抗力因素。
（四）规范中有关抗浮的内容
《建筑地基基础设计规范》
第3.0.2条规定：“当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算”，这条规定列为强制性条文。
第3.0.3条文规定：“地基基础设计前应进行岩土工程勘察，并应符合下列规定：当工程需要时，尚应提供用于计算地下水浮力的设计水位”，也就是说，用于计算地下水浮力的设计水位应通过岩土工程勘察确定。
《岩土工程勘察规范》
第7.1.1条规定:“岩土工程勘察应根据工程要求，通过搜集资料和勘察工作，掌握下列水文地质条件:
①地下水的类型和赋存条件;
②主要含水层的分布规律;
③区域性气候资料如年降水量、蒸发量及其变化和对地下水位的影响;
④地下水的补给排泄条件，地表水与地下水的补排关系，及其对地下水位的影响;
⑤勘察时的地下水位，历史最高地下水位，近3-5年最高地下水位，水位变化趋势和主要影响因素;
⑥是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度”。
该规定表明深刻说明了地下水埋藏和变化的复杂性和关联性。它涉及的是区域性的、历史性的水文地质资料。
规范第7.1.3条文规定:“对高层建筑或重大工程，与水文地质条件对地基评价，基础抗浮和工程降水有重大影响时，宜进行水文地质勘察”。
第7.3.2条规定：“地下水力学作用的评价应包括下列内容:①对基础、地下结构物和挡土墙应考虑在最不利组合情况下，地下水对结构物的上浮作用，原则上应按设计水位计算浮力，对节理不发育的岩石和粘土具有地方经验或实测数据时，可根据经验确定，有渗流时，地下水的水头和作用宜通过渗流计算进行分析评价”。
条文说明中关于7.3.2条的注解：“地下水对基础的浮力作用，是最明显的一种力学作用，在静水环境中，浮力可以用阿基米德原理计算，一般认为，在透水性较好的土层或节理发育的岩石地基中，计算结果即等于作用在基底的浮力;对于渗透系数很低的粘土来说，上述原理在原则上也应该是适用的，但是有关实测资料表明，由于渗透过程的复杂性，粘土中基础所受到的浮压力往往小于水位高度。由于这个问题缺乏必要的理论依据，很难确切定量，故规定只有存具有地方经验和实测据时.方可进行一定的折减”。
第7.22条规定地下水位的量测应符合下列要求——
（1）遇地下水时应量测水位；
（2）稳定水位应在初见水位后，经一定的稳定时间后测量。对多层含水层的水位量测，应采取止水措施，将被测含水层与其它含水层隔开。
可见，无论初见水位还是稳定水位，都是静态水位。而地下水是随季节、气候条件变化的，有一年一遇，十年一遇，甚至数十年一遇的最高水位变化；同时地下水位还受地表排水状态、场地、地形和地貌变化的影响并随区域性水文地质条件、各层地下水的变化和地下水渗流造成的压力水头分布形态变化而变化。因此，根据勘察报告提供的地下水位计算的浮力平衡点处于临界状态时，应根据场地条件和其他水文地质变化情况适当采取一些抗浮措施。
《高层建筑岩土工程勘察规程》
第5.0.2条——需要调查“地下水的类型、主要含水层及其渗透性”、“地下水的补给排泄条件、地表水与地下水的水力联系”、“历史最高、最低地下水位及近3-5年水位变化趋势和主要影响因素”等；
第5.0.3条——当在无经验地区，应“在调查的基础上，进行专门的水文地质勘察”、“对缺乏常年地下水监测资料的地区，在初步勘察阶段应设置长期观测孔或孔隙水压力计”；
第5.0.4条——“当场地中有多层对工程有影响的地下水时，应采取止水措施，将被测含水层与其它含水层隔离后，测定地下水位或承压水头高度”。强调对多层地下水水位及承压水水位的分层监测。
第5.0.6条列出了地下水对工程的作用和影响的评价内容，指出“对地基基础、地下结构应考虑在最不利组合情况下，地下水对结构的上浮作用”。
第8.6.1条规定——
①当地下水位高于地下室基础底板时，根据场地所在地貌单元、地层结构、地下水类型和地下水位变化情况，结合地下室埋深、上部荷载等情况，对地下室抗浮有关问题提出建议；
②根据地下水类型、各层地下水位及其变化幅度和地下水补给、排泄条件等因素，对抗浮设防水位进行评价；
③对可能设置抗浮锚杆或抗浮桩的工程，提供相应的设计计算参数
（五）抗浮设防水位的综合确定
研究现状
目前，各规范已经对地下水的作用引起了足够的重视，但是仍然采用最高设防水位下的静水压力来计算浮力，这与现场实测的孔隙水压力存在很大的出入，并且涉及到最高设防水位的合理确定问题，按此评价的浮力作用因素对设计单位而言也很难把握，仍属原则性规定，可操作性差，尚有许多有待完善之处。
下面是一些专家的研究状况——
（1）张在明院士等人——运用室内模拟试验、现场实测、数值模拟以及地理信息系统等手段，研究了北京地区:①地下水赋存状态的特征分区;②从近50年地下水位变化历史过程，研究影响地下水位的主要因素;③地下水位的预测预报;④典型渗流特征及其对建筑物场地孔隙水压力分布规律的影响。认为上述4个方面正是合理确定基底浮力的基础。
（2）黄志仑大师认为——
①在粘性土层中，静水压力主要依靠贯穿粘土层的孔隙传递，可以用孔隙率对静水压力进行打折；
②层间潜水不会将该层层顶相对隔水层及其以上的静水压力向下传递；
③承压水的扬力仅决定于其压力水头，与该层顶相对隔水层的静水压力无关。
④在多层地下水条件下，各层地下水具有各自独立的水位和最高水位，强调对于多层地下水进行分层长期监测的重要性。由于在多层地下水场地的建筑物存在各自的基底埋置深度，可能涉及不同的地下水层而有不同的抗浮设防水位。
（3）李广信教授认为——
①地下水中的浮力与地下水的赋存形态及地下水的流动有关，应通过渗流计算分析确定;
②将水压力及浮力用孔隙率n折减不符合有效应力原理，无论对于粘土还是砂土都无理论依据;
③在浮力计算中，侧壁摩擦、饱和粘土中的负孔压及永久排水有利于抗浮，肥槽、垫层及裂隙可能产生很大浮力。
（4）张思远认为确定抗浮设防水位时应——
①弄清场地水文地质条件和地下水位的变化规律；
②重视各含水层间的弱透水层(相对隔水层)对各层地下水位变化的影响；
③了解建筑物基底所在含水层层位及标高等问题。
常规取值
①当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；
②场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；
③只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。
④当地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时，应进行专门论证。
（六）地下室上浮的处理措施
首先、应尽快采取措施增加压重和降低地下水位，减少水浮力，停止地下室的上浮趋势；
其次、应分析地下室上浮是否造成建筑结构的破坏，破坏的程度是否可以修复。
大部分上浮案例的分析结果表明：由于地下室上浮是一种趋势发展，上浮变形较缓慢，上浮对结构的破坏大部分是可修复的。在结构仍可使用的前提下，要使上浮的地下室压回原位，最直接的方法是迅速增加结构物的重量。若此法失败，则须设法消除作用于底板水浮力或进一步清除底板下方的淤泥及侧壁土壤。常用的处理方式不外乎加载、抽水、解压或洗砂等。
加载
设法快速增加地下室的重量，以克服水浮力及地下室侧墙与土壤间的摩擦力，使卡在土层中的地下室可沉回原位。
简单的加载方式可于一楼楼板上堆置重物。包括钢筋或尚未运离现场之支撑、钢板桩等有份量的物品，主要放置于翘起的角落，但要注意核算楼板的承载能力。
另一种快速加载的方法则是直接往地下室灌水，利用水重加压。但加载并不保证能达到所须的效果，增加的载重或许能克服水浮力及侧墙与土壤间的摩擦力，但淤积于底板与基地土之间的泥砂则阻止地下室下沉。继续增加载重只会使淤积的泥砂更紧密，进一步的下沉则难以发生。
抽水
地下室上浮乃因地下水位过高所引起，因此可于现场重新启动原有的抽水井或另行设置抽水井以降低水压。但因地下室上浮后常卡在地层中，仅将地下水位降低并不足以令地下室下沉，须配合加载或洗砂等措施方能见效。但抽水的确是处理地下室上浮的基本措施，消除上浮动力后，其他配套措施作方可达到事半功倍的效果。
结束语；某些上浮的案例因地层特性或场地限制而无法抽水，此时蓄积于基础底板下方的地下水压可藉解压孔消除。所谓解压孔即是于地下室底板以钻机或破碎机凿孔，底板下方的地下水即可由此宣泄。运气好的话，上浮的地下室在底板解压后即可回沉至可接受程度。否则，仍须采用加载或洗砂等配套措施。
